Aprire una porta con un momento meccanico
Caro Forum,
un nuovo quesito (ne ho sempre tanti
) riguardo ad un'azione comunissima: aprire una porta.
Prendiamo una porta a riposo ed applichiamo ad essa una forza F con modulo 10 N, perpendicolare al piano della porta e a distanza R=0.5 m dal perno. La porta, corpo rigido, iniziera' a ruotare attorno al perno e ad accelerare. Ogni punto della porta ha la stessa costante accelerazione angolare $\alpha$ e la stessa velocita' angolare istantanea $\omega(t)$. Il momento meccanico e' dato da $\tau$ = F R= 10* .5= 5.
Sappiamo tutti che se la forza rimane la stessa ma cambia il braccio da 0.5 a 1 metro il momento meccanico aumenta, l'accelerazione aumenta, ecc
Domanda: colui che tira la porta notera' una certa, maggiore facilita' a girare porta se il momento meccanico cresce...
Da dove nasce questa extra facilita' ? Sembra si faccia meno fatica nonostante la nostra forza applicata sia sempre la stessa. Conosco le macchine semplice ed il loro vantaggio meccanico. Ma anche in quel caso, dove sta la "magia"?
Mi piace sempre cercare di vedere le cose dal punto di vista, seppur solo qualitativo, del fenomeno: la forza e' applicata ad un preciso punto P della porta dove si trova una particolare massa puntiforme la quale inizia a muoversi in accelerazione. Le altre masse puntiformi della porta sono collegate fra loro attraverso forze interne vincolari e vengono quindi automaticamente accelerate quando la massa al punto P si muove. Questa e' la natura di un corpo rigido.
Ora, la porta ha un certo momento di inerzia, concetto che dipende dalla massa, geometrica, e scelta dell'asse di rotazione. Sappiamo che minore e' I piu' facile e' mettere in moto la porta. Ma come detto sopra, un momento meccanico maggiore rende
ancora piu' agevole l'atto del girare la porta stessa....Perche', dal punto di vista delle forze interne, masse puntiformi che compongono la porta e la loro inerzia?
astruso 83
un nuovo quesito (ne ho sempre tanti
) riguardo ad un'azione comunissima: aprire una porta.Prendiamo una porta a riposo ed applichiamo ad essa una forza F con modulo 10 N, perpendicolare al piano della porta e a distanza R=0.5 m dal perno. La porta, corpo rigido, iniziera' a ruotare attorno al perno e ad accelerare. Ogni punto della porta ha la stessa costante accelerazione angolare $\alpha$ e la stessa velocita' angolare istantanea $\omega(t)$. Il momento meccanico e' dato da $\tau$ = F R= 10* .5= 5.
Sappiamo tutti che se la forza rimane la stessa ma cambia il braccio da 0.5 a 1 metro il momento meccanico aumenta, l'accelerazione aumenta, ecc
Domanda: colui che tira la porta notera' una certa, maggiore facilita' a girare porta se il momento meccanico cresce...
Da dove nasce questa extra facilita' ? Sembra si faccia meno fatica nonostante la nostra forza applicata sia sempre la stessa. Conosco le macchine semplice ed il loro vantaggio meccanico. Ma anche in quel caso, dove sta la "magia"?
Mi piace sempre cercare di vedere le cose dal punto di vista, seppur solo qualitativo, del fenomeno: la forza e' applicata ad un preciso punto P della porta dove si trova una particolare massa puntiforme la quale inizia a muoversi in accelerazione. Le altre masse puntiformi della porta sono collegate fra loro attraverso forze interne vincolari e vengono quindi automaticamente accelerate quando la massa al punto P si muove. Questa e' la natura di un corpo rigido.
Ora, la porta ha un certo momento di inerzia, concetto che dipende dalla massa, geometrica, e scelta dell'asse di rotazione. Sappiamo che minore e' I piu' facile e' mettere in moto la porta. Ma come detto sopra, un momento meccanico maggiore rende
ancora piu' agevole l'atto del girare la porta stessa....Perche', dal punto di vista delle forze interne, masse puntiformi che compongono la porta e la loro inerzia?
astruso 83
Risposte
"astruso83":
... Sembra si faccia meno fatica nonostante la nostra forza applicata sia sempre la stessa. ...
Dai per scontato questo fatto, ma non è vero ... anche se non te ne rendi conto, sei portato ad adeguarti automaticamente alla resistenza della porta ...
Ok, forse, ma immagine afferrare la porta vicino al cardine ed afferrare la porta molto lontano dal cardine.
La forza da applicare e' minore lontano dal cardine per ottenere lo stesso effetto.
La forza da applicare e' minore lontano dal cardine per ottenere lo stesso effetto.
Sì, lo so, ma tu hai detto un'altra cosa (vedi sopra) e da quel presupposto sono nate le tue considerazioni; se il presupposto viene a mancare, allora ... IMHO ovviamente.
Hai ragione axpgn.
Intendevo dire che a parita' di forza (modulo e direzione), si ottiene un momento meccanico maggiore se la forza e' lontana dal perno. Niente di nuovo. Questo momento meccanico maggiore facilita' l'apertura della porta. Niente di nuovo nemmeno qui.
Il mio dilemma era capire a livello delle forze interne e masse puntiforme interconnesse (corpo rigido) come si realizza questa' facilita' , a prescindere dalla chiara formula del momento meccanico...
grazie
astruso83
Intendevo dire che a parita' di forza (modulo e direzione), si ottiene un momento meccanico maggiore se la forza e' lontana dal perno. Niente di nuovo. Questo momento meccanico maggiore facilita' l'apertura della porta. Niente di nuovo nemmeno qui.
Il mio dilemma era capire a livello delle forze interne e masse puntiforme interconnesse (corpo rigido) come si realizza questa' facilita' , a prescindere dalla chiara formula del momento meccanico...
grazie
astruso83
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo